深中通道沉管隧道基槽回淤及边坡稳定性研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:plcsolitary
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
港珠澳大桥以前,国内的沉管隧道都修建于内河。对于内河沉管隧道,其地质条件较好、波浪强度小、基槽内回淤量小,基槽边坡稳定性问题不突出。但以深中通道沉管隧道为代表的长距离海底沉管隧道工程,存在地质条件差、波浪强度大、基槽内回淤量大等一系列问题,基槽边坡的稳定性问题成为了控制施工安全的关键问题。本文以深中通道沉管隧道为背景,采用试挖槽试验和数值模拟相结合的方式,分别对静水条件、回淤作用及波浪作用下的基槽边坡稳定性展开分析。本文的主要研究内容和成果如下:
  (1)通过现场试挖槽试验,获得了试挖槽内回淤随时间和空间的变化规律。研究表明:回淤平面分布差异明显,槽底、北坡、南坡的回淤量依次减小;回淤竖向分布不均,从上至下呈递减趋势;回淤全年分布不均,洪季时回淤量大,枯季时回淤量小,回淤物逐渐密实而密度增大。
  (2)本文研究表明,有限元极限平衡法能从应力-应变状态、安全系数和潜在滑动面等多个角度更全面地分析边坡的失稳机制,尤其适用于外荷载作用下的稳定性分析。基于有限元极限平衡法,研究了静水条件下基槽边坡稳定性影响因素,研究发现:岩石、砂土、粘土、淤泥边坡的稳定性差异明显,应重点关注淤泥边坡的稳定性;边坡的坡高或坡度增大均会导致其安全系数减小,且安全系数与坡度系数近似呈线性关系。
  (3)以试挖槽试验成果为依据建立数值模型,对回淤作用下的基槽边坡稳定性进行了研究,结果表明:基槽边坡稳定性主要受坡面回淤控制,回淤放坡处理可明显改善坡面回淤的稳定性;回淤厚度增大、回淤放坡坡度增大、基槽坡高增大、边坡坡度增大、回淤抗剪强度降低均不利于坡面回淤的稳定性。
  (4)采用线性波浪理论,将波浪力等效为拟静力荷载,从安全系数、潜在滑动面、变形等角度深入分析了波浪对基槽边坡稳定性的影响规律,研究表明:淤泥边坡受波浪影响程度明显大于粉砂和粘土边坡;基槽边坡的安全系数随时间波动,且在波峰位于坡顶上方时取得最小值;基槽水深减小、波浪波长或波高增大都不利于基槽边坡的稳定性;巨浪作用下,潜在滑动面的水平宽度小于一倍波长,为坡顶附近土体的浅部滑移。
  (5)依托实际工程,验证了本文所得结论。通过不同重现期的波浪影响研究得出,常规波浪对基槽边坡的稳定性影响较小,但超过100年重现期的巨浪将导致基槽边坡的安全系数大幅下降。
其他文献
悬浮颗粒在对于保护地下水资源免受微生物和固体颗粒结合污染物的污染至关重要,研究多孔介质中悬浮颗粒的迁移特性是近年来环境岩土工程领域的热点课题。为此,本文首先对经典控制方程进行修正,开展瞬时注入和短时注入情况下悬浮颗粒的一维和三维迁移理论研究。其次,在悬浮颗粒一维修正模型的基础上,引入随机模型,求解出含有随机参数的理论解析解,分析了随机参数对悬浮颗粒迁移特性的影响;并在试验环境温度、pH、渗流速度和
学位
帽型薄壁钢-轻骨料混凝土组合板是一种以钢-混凝土组合梁为基础演变而来的新型组合板,由帽型薄壁钢梁形成钢骨架,再通过螺栓、连接件与预制轻骨料混凝土单元板相连形成。这种组合板具有较高的刚度、承载力以及自重较轻等优点,钢梁与预制单元板可在加工厂预制,提高施工效率,继而获得良好的经济效益。这种组合板可应用于建筑结构中的楼板以及桥梁结构中的桥面板等领域,应用前景广阔。目前对这种新式组合板的研究较少,缺乏完善
热交换桩在能源危机这一大背景下应运而生,它作为一种新型节能技术,将环保、节能的概念融入到桩基工程中,其经济、环境和社会效益是巨大的。虽然热交换桩的应用已经很广泛,对于热交换桩的传热性能,国内外有很多学者对此做了研究,但是目前较少有针对其桩土力学特性方面的研究。并且,为数不多的国内外学者,对热交换桩的研究停留在现场试验、模型试验与数值分析。现场试验周期长、耗资大,模型试验与数值分析又不能准确描述热交
学位
作为岩土工程设计中一个重要参数,地基承载力取值的不合理会引发众多软土工程问题,因此安全且科学地估计土层的地基承载力一直是岩土工程领域的重要课题。地基承载力取值的难点在于其计算参数和计算模型的不确定性,结合以往的工程经验,正视并处理这两类不确定性能提高设计的可靠程度,增加工程的安全性。本文以宁波市轨道交通地铁1号线和2号线以及宁波-奉化城际快轨的地基承载力勘察数据为例,以贝叶斯理论为基础,结合相关数
学位
基坑开挖会改变周围土体中的应力场和位移场,并可引起邻近地铁隧道产生附加应力和变形,进而可影响地铁的正常运营及结构安全,因此如何保护地铁隧道的安全尤为重要。目前,跟踪注浆法作为一种新型保护措施广泛应用在地铁保护中,但是关于基坑施工跟踪注浆对既有地铁隧道沉降和变形方面的工程应用和研究较少。为此,本文通过室内模型试验、现场试验及有限元模拟研究了跟踪注浆法对地铁隧道的保护机理,对比确定了注浆模拟参数,并利
学位
开口管桩沉桩期间除向桩外侧排土产生挤土位移外,还会在管桩内腔产生土塞,两者相互影响,使得整个管桩的贯入机理复杂化。本文基于摄影测量,透明土与PIV技术组成的可视化试验系统,从变形的角度阐述了开口管桩的贯入机理;后续对无限土体中圆孔扩张问题做了弹塑性分析,最后研究了管桩在半无限土体中沉桩引起的挤土位移和管桩沉桩阻力。主要工作与成果如下:  1.进行了数根截面尺寸不同的管桩静压可视化试验。发现管桩内半
学位
考虑温度影响的软土和软土地基变形特性是当今岩土工程领域颇为关注的研究课题之一,其在各种涉温工程中都具有广泛的应用背景。在总结国内外相关领域研究现状的基础上,基于室内试验和解析理论研究了考虑温度影响的软土及软土地基的长期变形特性。主要内容包括:  (1)基于温控固结仪,开展了一系列热固结压缩试验,研究了不同超固结比(OCR)对软黏土热固结特性的影响,结果表明:在OCR较小的情况下,加温将使软黏土产生
学位
随着我国基建规模的迅速发展,对结构材料的使用性能提出了更高的要求。一方面,水泥和石灰等传统胶凝材料受困于材料性能的缺陷,不能有效完成工程使命,同时还会在生产过程中,对环境造成极大的污染;另一方面,大量工业废料和工程渣土大量堆放无法处理。土壤固化技术的应用和推广可以有效解决以上问题。  本文分两阶段进行新型土壤固化剂研制和机理研究,第一阶段研制形成复合矿物型固化剂,第二阶段研制形成光催化环氧基固化剂
近断层脉冲地震动的相关研究如近断层地震动反应谱以及人工合成近断层地震动等大多数是建立在脉冲提取分离的基础上,但是目前常用的小波脉冲识别方法中仍存在自适应性差、经验模态分解法出现模态混叠等一系列问题,因此研究合理有效的脉冲分离方法是十分必要的。同时,随着减震技术的不断发展,大多数桥梁中均布置减震措施以提高和改善其抗震能力,然而对于近断层地震动区域的大跨度悬索桥而言,近断层地震动对其结构自身响应以及减
学位
随着城市化进程的加快和城市规模的不断扩大,我国大城市和特大城市的中心地区空间愈发拥挤,交通阻塞等难题愈发突出。地铁隧道作为解决城市交通拥堵的有效手段而发展迅速,地铁线路网快速形成的同时地下空间也逐渐紧张,新旧结构之间的相互穿越也越来越普遍。本文采用以离心模型试验为主体结合数值模拟的手段,分析了新建隧道在穿越既有双线隧道时既有结构和周围地层的受力特征及变形规律,主要工作及成果如下:  (1)自主研发
学位